Електрони прискорюються до високої енергії за допомогою генерованої лазером плазми в лазерних прискорювачах кільватерного поля (LWFA). Вимірюючи сотні метрів проти сантиметрів, ці пристрої набагато менші за радіочастотні прискорювачі частинок, що робить їх більш доступними та ефективними замінниками. Здатність LWFA виробляти частинки з енергією, порівнянною з їхніми звичайними аналогами, ще потребує доведення дослідниками. Тепер Xinzhe Zhu з Шанхайського університету Jiao Tong та його колеги підійшли на крок ближче до цієї мети, продемонструвавши механізм зв’язування кількох LWFA таким чином, що збільшує їх потенціал прискорення.
У LWFA заряджені частинки розганяють плазмову хвилю, створювану потужним лазером, до релятивістських швидкостей. Один LWFA може забезпечити лише кілька ГеВ енергії частинок, оскільки лазерна енергія зменшується з відстанню, і промінь частинок і плазмова хвиля швидко втрачають координацію. Ці проблеми можна вирішити, відправивши частинки через кілька взаємопов’язаних LWFA. Однак сучасні методи комбінування LWFA вимагають, щоб промінь був сфокусований на кожній ланці, що знижує ефективність процесу.
Чжу та його колеги можуть обійти цю проблему, підтримуючи безперервний канал для частинок і націлюючи кожен лазер LWFA на середовище вздовж викривленої траєкторії. Щоб продемонструвати цей підхід, група створила вигнуту трубку довжиною 3 см всередині сапфірового блоку. Попередньо прискорений електронний промінь входить у LWFA по прямій «шосе», тоді як лазер рухається по вигнутій «пандусі», що керується змінами щільності плазми. Розташування нагадує пандус.
Чжу та його колеги показують, як їхня система може одночасно прискорювати введені електрони до енергії суб-ГеВ і направляти лазер LWFA. Нові LWFA зараз додаються до існуючого для прискорення електронів до енергії ТеВ.
Джерело: physics.aps.org/articles/v16/s74
Günceleme: 25/05/2023 17:19